مدل‌سازي فرآيند تبخير آب در حوضچه‌هاي تبخير خورشيدي و محاسبه سطح بهينه حوضچه تغليظ

hematical Modeling of Water Evaporation Process in the Solar Pond and Calculation of the Optimum Area of the Pond

در اين تحقيق يك مدل جامع رياضي براي مدل‌سازي فرآيند تبخير آب و تغليظ تلخابه از حوضچه‌هاي تبخير خورشيدي كه به منظور تغليظ تلخابه و استحصال نمك‌هاي معدني با ارزش در پتروشيمي بندر امام مورد استفاده قرار مي‌گيرد، توسعه داده شده است. در اين مدل، تابش خورشيدي تنها منبع تامين انرژي حرارتي مي‌باشد. علاوه بر انرژي رسيده به حوضچه تبخير، همه راه‌هاي انتقال و اتلاف انرژي تابشي مانند انتقال حرارت از طريق هدايت به كف و ديواره استخر، انتقال حرارت تشعشي به فضاي اطراف، انتقال حرارت جا به جايي با محيط اطراف و اتلاف حرارتي ناشي از تبخير نيز در مدل جامع رياضي لحاظ شده است. به منظور اطمينان از صحت مدل‌سازي انجام گرفته، پيش‌بيني‌هاي مدل در خصوص تغيير غلظت تلخابه با زمان با داده‌هاي اندازه‌گيري شده از واحد صنعتي مقايسه گرديد كه نتايج اين مقايسه نشان‌دهنده دقت بالاي مدل رياضي ارايه شده در پيش‌بيني تغييرات خواص تلخابه در زمان‌هاي مختلف مي‌باشد. پس از مدل‌سازي فرآيند تبخير با در نظر گرفتن همه پارامترهاي موثر، سطح بهينه حوضچه تبخير با توجه به شرايط عملياتي مانند حجم اوليه تلخابه و غلظت‌هاي ورودي و نهايي و همچنين محدوديت زماني كاركرد حوضچه‌هاي تبخير واحد كلر آلكالي پتروشيمي بندر امام محاسبه گرديد

In this study, a comprehensive mathematical model is developed to study the water evaporation process and brine concentration in a solar pond to recover the valuable salts in Bandar Imam Petrochemical Company. In this model, the energy source is just solar irradiation. The solar irradiation depends on the geographic characteristics of the location. The present model accounts for heat losses from (the surface of) the pond such as convection, conduction, radiation, and evaporation losses. Also, the wind effect and the variation of the brine physical properties with salinity are considered in the model. The mathematical results are also compared with experimental data. The results show that there are good agreement between the mathematical predictions and experimental data and the developed model can predict the variation of concentration and salt recovery accurately. Finally, by considering all important parameters, the developed model was applied to determine the optimum size of solar evaporation pond based on the concentration and initial volume of brine.